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1.双向链表的定义

上一节学习了单向链表单链表详解。今天学习双链表。学习之前先对单向链表和双向链表做个回顾。单向链表特点：  1.我们可以轻松的到达下一个节点, 但是回到前一个节点是很难的.   2.只能从头遍历到尾或者从尾遍历到头(一般从头到尾)双向链表特点  1.每次在插入或删除某个节点时, 需要处理四个节点的引用, 而不是两个. 实现起来要困难一些  2.相对于单向链表, 必然占用内存空间更大一些.  3.既可以从头遍历到尾, 又可以从尾遍历到头双向链表的定义:  双向链表也叫双链表，是链表的一种，它的每个数据结点中都有两个指针，分别指向直接后继和直接前驱。所以，从双向链表中的任意一个结点开始，都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。下图为双向链表的结构图。  从上中可以看到，双向链表中各节点包含以下 3 部分信息：  指针域：用于指向当前节点的直接前驱节点；  数据域：用于存储数据元素。  指针域：用于指向当前节点的直接后继节点；双向循环链表的定义:  双向链表也可以进行首尾连接，构成双向循环链表,如下图所示在创建链表时，只需要在最后将收尾相连即可（创建链表代码中已经标出）。其他代码稍加改动即可。双链表的节点结构用 C 语言实现为：

/*随机数的范围*/#define MAX 100/*节点结构*/typedef struct Node{    struct Node *pre;    int data;    struct Node *next;}Node;

  同单链表相比，双链表仅是各节点多了一个用于指向直接前驱的指针域。因此，我们可以在单链表的基础轻松实现对双链表的创建。  需要注意的是，与单链表不同，双链表创建过程中，每创建一个新节点，都要与其前驱节点建立两次联系，分别是：  将新节点的 prior 指针指向直接前驱节点；  将直接前驱节点的 next 指针指向新节点；  这里给出创建双向链表的 C 语言实现代码：

Node* CreatList(Node * head,int length){    if (length == 1)    {        return( head = CreatNode(head));    }    else    {        head = CreatNode(head);        Node * list=head;        for (int i=1; i<length; i++)         /*创建并初始化一个新结点*/        {            Node * body=(Node*)malloc(sizeof(Node));            body->pre=NULL;            body->next=NULL;            body->data=rand()%MAX;            /*直接前趋结点的next指针指向新结点*/            list->next=body;            /*新结点指向直接前趋结点*/            body->pre=list;            /*把body指针给list返回*/            list=list->next;        }    }    /*加上以下两句就是双向循环链表*/    // list->next=head;    // head->prior=list;    return head;}

  根据数据添加到双向链表中的位置不同，可细分为以下 3 种情况：1.添加至表头  将新数据元素添加到表头，只需要将该元素与表头元素建立双层逻辑关系即可。  换句话说，假设新元素节点为 temp，表头节点为 head，则需要做以下 2 步操作即可：  temp->next=head; head->prior=temp;  将 head 移至 temp，重新指向新的表头；  将新元素 7 添加至双链表的表头，则实现过程如下图所示：2.添加至表的中间位置  同单链表添加数据类似，双向链表中间位置添加数据需要经过以下 2 个步骤，如下图所示：  新节点先与其直接后继节点建立双层逻辑关系；  新节点的直接前驱节点与之建立双层逻辑关系；3.添加至表尾  与添加到表头是一个道理，实现过程如下：  找到双链表中最后一个节点；  让新节点与最后一个节点进行双层逻辑关系；

/*在第add位置的前面插入data节点*/Node * InsertListHead(Node * head,int add,int data){    /*新建数据域为data的结点*/    Node * temp=(Node*)malloc(sizeof(Node));    if(head == NULL)    {        printf("malloc error!\r\n");        return NULL;    }        else    {        temp->data=data;        temp->pre=NULL;        temp->next=NULL;     }    /*插入到链表头，要特殊考虑*/    if (add==1)    {        temp->next=head;        head->pre=temp;        head=temp;    }    else    {        Node * body=head;        /*找到要插入位置的前一个结点*/        for (int i=1; i<add-1; i++)        {            body=body->next;        }        /*判断条件为真，说明插入位置为链表尾*/        if (body->next==NULL)        {            body->next=temp;            temp->pre=body;        }        else        {            body->next->pre=temp;            temp->next=body->next;            body->next=temp;            temp->pre=body;        }    }    return head;}```c/*在第add位置的后面插入data节点*/Node * InsertListEnd(Node * head,int add,int data){    int i = 1;    /*新建数据域为data的结点*/    Node * temp=(Node*)malloc(sizeof(Node));    temp->data=data;    temp->pre=NULL;    temp->next=NULL;    Node * body=head;    while ((body->next)&&(i<add+1))    {        body=body->next;        i++;    }    /*判断条件为真，说明插入位置为链表尾*/    if (body->next==NULL)    {        body->next=temp;        temp->pre=body;        temp->next=NULL;    }    else    {        temp->next=body->pre->next;        temp->pre=body->pre;        temp->pre=body->pre;        body->pre->next=temp;    }    return head;}

  双链表删除结点时，只需遍历链表找到要删除的结点，然后将该节点从表中摘除即可。  例如，删除元素 2 的操作过程如图 所示：

Node * DeleteList(Node * head,int data){    Node * temp=head;    /*遍历链表*/    while (temp)    {        /*判断当前结点中数据域和data是否相等，若相等，摘除该结点*/        if (temp->data==data)         {            /*判断是否是头结点*/            if(temp->pre == NULL)            {                head=temp->next;                temp->next = NULL;                free(temp);                return head;            }            /*判断是否是尾节点*/            else if(temp->next == NULL)            {                temp->pre->next=NULL;                free(temp);                return head;            }            else            {                temp->pre->next=temp->next;                temp->next->pre=temp->pre;                free(temp);                return head;               }        }        temp=temp->next;    }    printf("Can not find %d!\r\n",data);    return head;}

  更改双链表中指定结点数据域的操作是在查找的基础上完成的。实现过程是：通过遍历找到存储有该数据元素的结点，直接更改其数据域即可。

/*更新函数，其中，add 表示更改结点在双链表中的位置，newElem 为新数据的值*/Node *ModifyList(Node * p,int add,int newElem){    Node * temp=p;    /*遍历到被删除结点*/    for (int i=1; i<add; i++)     {        temp=temp->next;    }    temp->data=newElem;    return p;}

  通常，双向链表同单链表一样，都仅有一个头指针。因此，双链表查找指定元素的实现同单链表类似，都是从表头依次遍历表中元素。

/*head为原双链表，elem表示被查找元素*/int FindList(Node * head,int elem){/*新建一个指针t，初始化为头指针 head*/    Node * temp=head;    int i=1;    while (temp)     {        if (temp->data==elem)        {            return i;        }        i++;        temp=temp->next;    }    /*程序执行至此处，表示查找失败*/    return -1;}

/*输出链表的功能函数*/void PrintList(Node * head){    Node * temp=head;    while (temp)     {        /*如果该节点无后继节点，说明此节点是链表的最后一个节点*/        if (temp->next==NULL)         {            printf("%d\n",temp->data);        }        else        {            printf("%d->",temp->data);        }        temp=temp->next;    }}

int main() {    Node * head=NULL;    //创建双链表    head=CreatList(head,5);    printf("新创建双链表为\t");    PrintList(head);    //在表中第 5 的位置插入元素 1    head=InsertListHead(head, 5,1);    printf("在表中第 5 的位置插入元素 1\t");    PrintList(head);    //在表中第 3 的位置插入元素 7    head=InsertListEnd(head, 3, 7);    printf("在表中第 3 的位置插入元素 7\t");    PrintList(head);    // //表中删除元素 7    head=DeleteList(head, 7);    printf("表中删除元素 7\t\t\t");    PrintList(head);    printf("元素 1 的位置是\t：%d\n",FindList(head,1));    //表中第 3 个节点中的数据改为存储 6    head = ModifyList(head,3,6);    printf("表中第 3 个节点中的数据改为存储6\t");    PrintList(head);    return 0;}

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